Полупроводниковые химические соединения и материалы
Полупроводниковые соединения могут обладать самыми разнообразными электрофизическими св-ми. Рассмотрим наиболее важные для электротехники м-лы.
Карбид кремния. Это соединение кремния и углерода. В природе этот м-л встречается крайне редко и в ограниченных количествах. Технический карбид кремния изготовляется в электрических печах при восстановлении двуокиси кремния углеродом. Электропроводность порошкообразного карбида кремния зависит от электропроводности зерен исходного м-ла, крупности помола, степени сжатия частиц, напряженности электрического поля и т-ры.
Карбид кремния в электротехнике нашел применение для изготовления резисторов вентильных разрядников, защищающих линии передачи высокого напряжения и аппаратуру; для производства различных низковольтных варисторов, используемых в автоматике, счетно-вычислительной технике, электроприборостроении, в технике получения высоких т-р; для изготовления игнитронных поджигателей и т.д.
Соединения АIIIBV представляют собой перспективные м-лы, обусловливающие широкие возможности выбора параметров исходного м-ла для создания полупроводниковых приборов. Т-ры плавления этих соединений понижаются с ростом суммы атомных масс и атомных номеров. Между шириной запрещенной зоны и т-рой плавления соединений имеется прямая пропорциональность. Это можно объяснить, исходя из теоретических представлений о том, что ширина запрещенной зоны зависит от вида связи, а видом и прочностью связи определяется энергия кристаллической решетки и, следовательно, т-ра плавления в-ва.
Арсенид галлия. Он интересен тем, что ширина запрещенной зоны превышает ширину запрещенной зоны германия и кремния, но еще не очень велика. При этом подвижность электронов у него выше, чем у германия и кремния, а подвижность электронов дырок сравнима с таковой для кремния. По мере увеличения концентрации примесей м-л приближается к состоянию, характерному для вырожденных полупроводников. Из арсенида галлия изготовляют фотоэлементы, дозиметры рентгеновского излучения, туннельные диоды, полупроводниковые лазеры. Полупроводниковые приборы из арсенида галлия способны работать до т-ры 450°С.
Антимонид индия. Его получают сплавлением в стехиометрическом соотношении высокочистых индия и сурьмы. Материал проходит зонную очистку, а монокристаллы из него получаются по методу вытягивания. Антимонид индия применяется для изготовления фотоэлементов высокой чувствительности, основанный на использовании разл. видов фотоэффекта, преобразователей Холла и оптических фильтров.
Соединения AIIBVI и другие полупроводниковые м-лы. Среди разл. Полупроводниковых соединений рассмотрим некоторые сульфиды и окислы, нашедшие наиболее широкое тех. применение.
Сульфиды. Сернистый свинец, сернистый висмут и сернистый кадмий используются для изготовления фоторезисторов. Сернистый свинец встречается в природе в виде материала галенита и может быть получен искусственно несколькими способами; PbS бывает в аморфной и кристаллической модификациях. Сернистый кадмий получается разл. способами и может быть аморфным или кристаллическим. Цвет его зависит от модификации и содержания примесей. Сульфиды применяются в качестве люминофоров. Кроме перечисленных сульфидов электролюминофором явл-ся сульфид цинка, активированный медью.
Оксиды. Закись меди – в-во малинового цвета, явл-ся полуп-ком p-типа. Проводимость закиси меди зависит от инородных примесей, термич. обработки и т-ры. Из окисленных медных пластин, на поверхности которых образовался слой закиси меди, были получены первые типы полупров. выпрямителей и фотоэлементов. Кроме простых оксидов в практике нашли применение сложные оксидные системы, проводимость которых можно подбирать, изменяя сод-е компонентов. Полупров. оксиды исп-ся в основном для изготовления терморезисторов с большим отриц. темп. коэф-том уд. сопротивления. Терморезисторы изготовляют в виде стерженьков, пластинок или таблеток методами керамической технологии.
Полупров. м-лы сложного состава находят тех. применение при изготовлении термоэлементов, термогенераторов и холодильных устр-в. к таким м-лам относятся, например, тройной сплав Bi-Sb-Zn, употребляющийся для положительных ветвей термоэлементов, твердые растворы 0,25PbS·0,25PbTe и 0,3PbS·0,7PbSe и др., идущие на изготовление отриц. электрода термоэлементов.